【正文】 主機發(fā)送數(shù)據(jù)格式：1字節(jié)：儀器地址。m(m=1～12)月數(shù)據(jù)的寄存器起始地址為：17*(m1)+120。每月的統(tǒng)計數(shù)據(jù)有34個字節(jié)，內(nèi)容如下：0、1：年、月 2字節(jié)3：合格率，5：合格分鐘 4字節(jié)7：超上限率，9：超上限時長：分 4字節(jié)11：超下限率，113：超下限時長：分 4字節(jié) 115：最大電壓值， 2字節(jié)11119：最大電壓發(fā)生時刻：月、日、時、分 4字節(jié)21：最小電壓值， 2字節(jié)22225：最小電壓發(fā)生時刻：月、日、時、分 4字節(jié)227：平均電壓，229：運行總時間：分 4字節(jié)31：停電次數(shù)，333：停電時長：分 4字節(jié)12個月數(shù)據(jù)總共占用字節(jié)數(shù)：34*12=408。按此頻度改寫EEPROM數(shù)據(jù)，可保證EEPROM的使用壽命為20年以上。如果查詢本月之后的記錄，就是去年的同月記錄（如果有的話）。即：記完一年12個月的數(shù)據(jù)，再在同一位置記錄下一年的數(shù)據(jù)。儀器內(nèi)記錄數(shù)據(jù)介紹如下： 按月統(tǒng)計記錄按月統(tǒng)計記錄，是將一個月內(nèi)每一天的按天統(tǒng)計記錄進行歸納總結(jié)得到的。2通道的記錄地址，再增加21844；3通道的記錄地址，再增加21844。64K均分為3個記錄區(qū)，分別記錄3個通道的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。通常電路如圖35所示。此引腳與地相連時，允許寫操作；與 VCC相連時，所有的寫存儲器操作被禁止。在其上升沿將 SDA上的數(shù)據(jù)寫入存儲器 ，而在下降沿 從存儲器讀出數(shù)據(jù)并送往 SDA；SDA：雙向串行數(shù)據(jù)輸入輸出口。AT24C512有八個引腳。在當(dāng)串行工作時是做片選CS使用的，高電位可接受數(shù)據(jù)，低電位鎖存。RST電路　　復(fù)位電路是低電位有效，在正常操作時應(yīng)為高電位，因此我們將它用10K電阻接至電源正極，這是最典型的復(fù)位電路接法。如果一定要調(diào)節(jié)對比度，可以通過V0 對地接一可調(diào)電阻，拉低V0 值。Vout 電壓直接通過降壓處理供給V0。通過調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié)V0 值以改變對比度。倍壓通過Vout 腳引出，引腳叫VEE，通過電位器調(diào)節(jié)后，從V0 引回模塊用來驅(qū)動LCD。圖33 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖 顯示電路的設(shè)計本設(shè)計選用128X64（ST7920）帶中文字庫的藍色背光顯示屏，由于單片機的IO口有限，所以為了減少IO口的占用，選用串行方式傳輸，程序的設(shè)計略顯復(fù)雜。本示例采用延時進行采集，故省去了EOC引腳的接口。其原理如圖32。輸入端串聯(lián)一個兩個并聯(lián)一起的510K（2W）電阻，是電壓降到2mA以內(nèi)，輸出端連個91歐的電阻，使輸出電壓在0~200mV AC范圍內(nèi)，串聯(lián)的20K電阻起到限流的作用。PT01C2/2是一款毫安級精密電壓互感器（電流型電壓互感器），輸入額定電流為2mA，額定輸出電流為2mA。當(dāng)單片機接收到數(shù)據(jù)但不送應(yīng)答信號時，讀過程結(jié)束。當(dāng)單片機接收到一個數(shù)據(jù)字后，會回應(yīng)一個應(yīng)答信號。在當(dāng)前地址讀操作方式時，內(nèi)部數(shù)據(jù)的地址將保持在最后的讀寫操作地址加1上，直到讀到最后字節(jié)后又回到最開始的位置。（3）讀操作 讀操作有當(dāng)前地址讀、隨機讀、讀串三種方式。其初始化過程與寫字節(jié)的方法基本相同。AT24C512接收到這個地址后會應(yīng)答一個零信號，然后接收8位數(shù)據(jù)進來，并再返回一個零應(yīng)答信號。 （2）寫操作 AT24C512的寫操作有寫字節(jié)和寫頁兩種方式。設(shè)備地址字格式如圖2所示。一般A0、AWP接VCC或 GND，SCL、SDA接地單片機的P1口，即可實現(xiàn)單片機對AT24C512的操作。NC懸空。 ⑤VCC——電源。此引腳與地相連時，允許寫操作；與VCC相連時，所有的寫存儲器操作被禁止。通常在其上升沿將SDA上的數(shù)據(jù)寫入存儲器，而在下降沿從存儲器讀出數(shù)據(jù)并送往SDA。用于存儲器與單片機之間的數(shù)據(jù)交換。A0、A1懸空時為0。 圖214 AT24C512引腳AT24C512的封裝如圖214所示，各引腳的功能如下： ①A0、A1——地址選擇輸入端。AT24C512是Atmel公司生產(chǎn)的64KB串行電可擦的可編程存儲器，內(nèi)部有512頁，每一頁為128字節(jié)，任一單元的地址為16位，地址范圍為0000～0FFFFH。如果還有額外的SCLK周期，DS1302將重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，這使 DS1302具有連續(xù)突發(fā)讀取的能力。注意,第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的第一個下降沿發(fā)生后，命令字的最,后一位被寫入，命令字節(jié)的最后一位被寫入。數(shù)據(jù)輸入位 0 開始。 如果 CE 為低，所有的 I/O引腳變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)，數(shù)據(jù)傳輸終止。一個時鐘周期是由一個下降沿之后的上升沿序列。首先 ，CE打開控制邏輯，允許訪問的移位寄存器的地址/命令序列。圖213 DS1302單字節(jié)讀、寫時序如圖213，所示CE 輸入驅(qū)動高啟動所有的數(shù)據(jù)傳輸。SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O ：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線；CE ： 輸入信號 ， 在讀 、 寫數(shù)據(jù)期間 ， 必須為高 。DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片內(nèi)含有一個實時時鐘 / 日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM可通過簡單的串行接口與單片機進行通信可提供 : 秒、分、時、日、日期、月、年的信息 每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整 可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時格式 保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1Mw 圖212 DS1302引腳圖如上圖212，各引腳的功能為：Vcc1 ： 主電源 ；Vcc2 ： 備份電源 。由于電路中要實時的記錄電壓的變化情況，所以需要一個比較精確的時鐘芯片，常用的時鐘芯片有DS1302,DS12C887等。需要注意的是，當(dāng)有多個數(shù)據(jù)或指令要傳送時，必須要等到一個指令完成執(zhí)行完畢后再傳送下一個指令或數(shù)據(jù)，否則，會造成指令或數(shù)據(jù)的丟失。在接收到起始位及“RW”和“RS”的第1個字節(jié)后，下一個字節(jié)的數(shù)據(jù)或指令將被分為2個字節(jié)來串行傳送或接收。首先，單片機要給出數(shù)據(jù)傳輸起始位，這里是以5個連續(xù)的“1”作數(shù)據(jù)起始位，如模塊接收到連續(xù)的5個“1”，則內(nèi)部傳輸被重置并且串行傳輸將被同步。圖形方式就是用指令直接將表示點陣信息的字節(jié)數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)位置的GDRAM內(nèi)，具體的規(guī)則：字符顯示時，DDRAM地址與液晶屏的位置關(guān)系見下圖210圖210 字符顯示DDRAM地址與字符顯示位置關(guān)系這個圖上可以看出，它的地址編排很怪，第一行到87H完了以后就跳到了第三行接著88H了，每二行也是一樣的，很明顯，有下面兩行接在上面兩行后面的跡像。作為字符顯示，在控制器內(nèi)有個供寫入字符代碼的緩存器DDRAM ，你只要將要顯示的中文字符代碼或西文字符代碼寫入DDRAM，硬件將依照編碼自動從CGROM 中選擇將要顯示的字型顯示再屏幕上。與單片機連接方式有串行和并行兩種，這里我們?yōu)榱藴p少單片機IO口的占用，選用串行方式。邏輯工作電壓(VDD)：～電源地(GND)：0V工作溫度(Ta)：0～55℃(常溫) / 20～60℃（寬溫） LCD顯示原理作為字符顯示，在控制器內(nèi)有個供寫入字符代碼的緩存器DDRAM ，你只要將要顯示的中文字符代碼或西文字符代碼寫入DDRAM，硬件將依照編碼自動從CGROM 中選擇將要顯示的字型顯示再屏幕上。64的點陣繪圖共1024個字節(jié)的存儲空間GDRAM。8 點陣的西文字符在HCGROM里。12864（ST7920）引腳圖如下圖2－9所示：圖29 12864(ST7920)引腳圖LCD12864各引腳的功能如表24。此時按任意鍵即可解除警報。見圖27。如果5分鐘無按鍵操作，則會恢復(fù)報警。但如果選擇了3通道同時顯示界面，則可一直保持下去。參見表24。 鍵盤單片機應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路,以及專一的復(fù)位功能外,其4個按鍵為多功能鍵，不同界面下具有不同功能。在第12個時鐘下降沿，EOC變低，開始對本次采樣的模擬量進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間約需10μs，轉(zhuǎn)換完成后EOC變高，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個工作周期輸出。12個時鐘信號從I/OCLOCK端依次加入，隨著時鐘信號的加入，控制字從DATAINPUT一位一位地在時鐘信號的上升沿時被送入TLC2543(高位先送入)，同時上一周期轉(zhuǎn)換的A/D數(shù)據(jù)，即輸出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)從DATAOUT一位一位地移出。開始時，CS片選為高，I/O CLOCK、DATA INPUT被禁止，DATA OUT 呈高阻狀，EOC為高。如表23。D1決定輸出數(shù)據(jù)是高位先送出，還是低位先送出，為0表示高位先送出。其中高4位(D7～D4)決定通道號，對于0通道至10通道，該4位分別為0000～1010H，當(dāng)為1011～1101時，用于對TLC2543的自檢，分別測試(VREF＋＋VREF－)/VREF－、VREF＋的值，當(dāng)為1110時，TLC2543進入休眠狀態(tài)。圖26顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用12個時鐘周期，當(dāng)輸入信號等于或高于REF+時，數(shù)字輸出為滿度；當(dāng)輸入信號等于或低于REF時，數(shù)字輸出為零。18I/O CLOCKI輸入/輸出時鐘端14REF+I正基準(zhǔn)電壓端13REFI負基準(zhǔn)電壓端20Vcc電源可以用四種傳輸方法使TLC2543得到全12位分辯率，每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用12或16個時鐘周期。表22 TLC2543引腳功能引腳號名稱I/O說明1～9,11,12AIN0～AIN10I模擬量輸入端15　I片選端17DATAINPUTO串行數(shù)據(jù)輸入端16DATA OUTOA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端19EOCI轉(zhuǎn)換結(jié)束端10GND地。C ~ 125176。C ~ 85176。C ~ 70176。Tlc2543管腳如圖25。C ~+55176。在本系統(tǒng)中，輸入模擬信號為0~5V的模擬量。在本系統(tǒng)中采用的輸出長度設(shè) 定為12位。它是12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程，由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機I/O 資源；且價格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。 圖24 AD620引腳示意圖 A/D轉(zhuǎn)換器我選用TLC2543 A/D轉(zhuǎn)換器。圖24所示為OP07C放大器的外圍引腳圖。2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大為25μV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。 OP07C放大器在本設(shè)計中，需要測量的RMS轉(zhuǎn)換后送出的微弱信號，采用OP07C放大器來放大信號。若按圖中虛線方向?qū)?腳與8腳短接而使Cc失效，則所選擇的就是AC+DC方式；去掉短路線，即為AC方式。雙電源供電時的典型應(yīng)用電路應(yīng)用最為廣泛，該電路中的+Vs與COM、。多數(shù)情況下可選33μF。它是AD736的關(guān)鍵外圍元件，用于進行平均值運算。該方式是將1腳經(jīng)隔直電容Cc接至8腳，這種方式 的輸出電壓為真有效值，它不包含直流分量。該端有兩種工作方式可選擇：第一種為輸出AC+DC方式。偏置電路的作用是為芯片內(nèi)部各單元電路提供合適的偏置電壓。它主要由輸入放大器、全波整流器、有效值單元（又稱有效值芯子RMS CORE）、偏置電路、輸出放大器等組成。3%。A。AD736是經(jīng)過激光修正的單片精密真有效值 AC/DC轉(zhuǎn)換器。隨著集成電路的迅速發(fā)展，近年來出現(xiàn)了各種真有效值 AC/DC轉(zhuǎn)換器。 RMS轉(zhuǎn)換器交流電壓的真有效值是通過電路對輸入交流電壓進行“平方→求平均值→開平方”的運算而得到的。下面介紹各個主要組成部分及采用的方案。第二章 總體方案設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，電壓監(jiān)測記錄儀主要由十個部分構(gòu)成，互感器、RMS轉(zhuǎn)換器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、時鐘模塊、鍵盤模塊、單片機、報警模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊，框圖如下圖21所示。同時該系統(tǒng)兼具有鍵盤輸入，液晶顯示與過電壓報警功能。力傳感器測量壓力，并將測量的信號輸入放大器，然后送至A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送至單片機。單片機是電壓檢測儀的主體，對于小型儀表來說，單片機內(nèi)部的存儲器已經(jīng)足夠；大型儀表要進行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，或者要完成復(fù)雜的控制功能，其監(jiān)控程序較大，測量數(shù)據(jù)較多，這是就需要在單片機外部擴展片外存儲器。⑤大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。③多路同步觸發(fā)技術(shù)。過電壓監(jiān)測技術(shù)有以下幾個關(guān)鍵:①分壓器的線性動態(tài)范圍和頻率響應(yīng)。隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，電壓監(jiān)測點（尤其是用戶端也隨之增加，監(jiān)測點分散，范圍更大。因此,對電網(wǎng)過電壓有效地實施監(jiān)測研究,是保證電氣設(shè)備安全運行的一項重要工作,對于保證電網(wǎng)安全運行具有十分重要的意義。過電壓出現(xiàn)的時間雖然短暫,但由于其峰值高、波形陡,對電器設(shè)備威脅很大。s hardware design solutions, including master control module, detection module, display mod